KR101190973B1 - Apparatus and method for displaying amputation plane of knee joint - Google Patents

Apparatus and method for displaying amputation plane of knee joint Download PDF

Info

Publication number
KR101190973B1
KR101190973B1 KR1020110067917A KR20110067917A KR101190973B1 KR 101190973 B1 KR101190973 B1 KR 101190973B1 KR 1020110067917 A KR1020110067917 A KR 1020110067917A KR 20110067917 A KR20110067917 A KR 20110067917A KR 101190973 B1 KR101190973 B1 KR 101190973B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cutting
knee joint
femur
joint
unit
Prior art date
Application number
KR1020110067917A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
문정환
김영진
최안렬
윤태선
송진성
Original Assignee
성균관대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 성균관대학교산학협력단 filed Critical 성균관대학교산학협력단
Priority to KR1020110067917A priority Critical patent/KR101190973B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101190973B1 publication Critical patent/KR101190973B1/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B2017/568—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor produced with shape and dimensions specific for an individual patient
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/101—Computer-aided simulation of surgical operations
    • A61B2034/105—Modelling of the patient, e.g. for ligaments or bones
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2068—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis using pointers, e.g. pointers having reference marks for determining coordinates of body points

Abstract

PURPOSE: An apparatus and method for displaying an amputation plane of a knee joint are provided to have help from a system by matching a part to be cut with a cutting guide line. CONSTITUTION: An axis completion unit(5) completes a virtual anatomical axis. A hip joint rotation center coordinate extracting unit(70) extracts a rotation center coordinate of a hip joint using an optimization method. A femur and tibia coordinate acquisition unit(72) acquires a coordinate about anatomical characteristics of a femur and tibia using a probe. An axis reproduction unit(74) reproduces the virtual anatomical axis by using the rotation center coordinate of the hip joint and the anatomical characteristics of the femur and tibia. [Reference numerals] (70) Hip joint rotation center coordinate extracting unit; (72) Femur and tibia coordinate acquisition unit; (74) Axis reproduction unit; (76) Knee joint angle calculator; (78) Cut surface prediction unit; (80) Cutting subsidiary tool position calculator; (82) Display unit; (84) Voice output unit

Description

무릎관절 절단면 표시 장치 및 방법{Apparatus and method for displaying amputation plane of knee joint}Apparatus and method for displaying amputation plane of knee joint}

본 발명은 무릎관절 절단면 표시 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슬관절 전치환술용 항법 시스템을 위해 환자의 무릎 절단면을 화면상으로 표시하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for displaying a knee joint cut surface, and more particularly, to an apparatus and method for displaying a knee cut surface of a patient on a screen for a navigation system for total knee arthroplasty.

슬관절 전치환술은 무릎 관절이 질환이나 외상 등에 의하여 손상되어 장애가 심각하면서도 각종 치료에 효과가 없어 일상생활을 할 수 없는 상태에서 행해지는 치료법이다. 그에 따라, 통상의 슬관절 전치환술은 대퇴와 경골의 손상된 연골과 뼈 일부를 제거하고 인공 보형물을 삽입한다. Total knee arthroplasty is a treatment that is performed in a state where the knee joint is damaged by a disease or a trauma, so that the disorder is severe but the treatment is ineffective for daily life. Accordingly, conventional total knee arthroplasty removes damaged cartilage and bone from the femur and tibia and inserts an artificial prosthesis.

하지만, 슬관절 전치환술의 성공률은 환자의 해부학적 특성 및 의사의 숙련도에 따라 달라진다. 수술시 의사는 골수강외 지침자나 골수강내 지침자를 사용하여(혹은 함께 사용하여) 시술자의 이력과 경험을 바탕으로 인공관절 삽입부위의 절개 각도를 결정한다. 시술자의 경험에 의해 시술되기 때문에 숙련자가 아니면 이상적인 대퇴경골의 정렬이 어려워서 대퇴경골의 부정정렬에 따른 삽입물의 마모 또는 파손에 의한 실패 등이 발생한다.However, the success rate of total knee arthroplasty depends on the patient's anatomical characteristics and the physician's skill. During surgery, the physician uses an extramedullary guide or intramedullary guide (or a combination of them) to determine the incision angle at the joint insertion site based on the history and experience of the operator. Since the procedure is performed by the operator's experience, it is difficult to align the ideal femoral tibia unless the skilled person causes failure of the insert due to misalignment of the femur tibia or failure.

이러한 이유로 수술의 일관성을 유지하고 부정정렬을 방지할 수 있는 보조도구로써 영상유도 항법수술 장치와 같은 과학적 장비의 개발 및 도입이 이루어지고 있다.
For this reason, the development and introduction of scientific equipment, such as image guided navigation systems, has been made as an aid to maintain the consistency of surgery and prevent misalignment.

도 1은 종래의 수술용 항법 장치를 이용한 슬관절 전치환술의 일 예를 설명하는 도면이다. 무릎 수술에 수술용 항법 장치(102)가 적용된 것이다. 1 is a view for explaining an example of total knee arthroplasty using a conventional surgical navigation device. Surgical navigation device 102 is applied to knee surgery.

수술장에 수술용 항법 장치(102), 적외선 카메라(103), 모니터(105)가 구비되어 있다. 다리 뼈의 양쪽에 적외선 반사구(130)(마커)가 구비되어 있다. 의사는 탐침(201)을 이용하여 필요한 이미지를 모니터(105)를 통해 볼 수 있다.
In the operating room, a surgical navigation device 102, an infrared camera 103, and a monitor 105 are provided. Infrared reflectors 130 (markers) are provided on both sides of the leg bones. The doctor can view the necessary image through the monitor 105 using the probe 201.

도 2는 종래의 방법에 따라 뼈를 절단하는 방법의 일 예를 설명하는 도면이다. 뼈(100)에 절단 블록(200)이 나사와 같은 고정 핀(210)에 의해 고정되어 있다. 절단 블록(200)에는 슬릿(220)이 형성되어 있으며, 슬릿(220)은 절단 도구(300)가 소정의 절단면(110)을 절단하도록 가이드한다.2 is a view for explaining an example of a method for cutting a bone according to a conventional method. The cutting block 200 is fixed to the bone 100 by a fixing pin 210 such as a screw. The slit 220 is formed in the cutting block 200, and the slit 220 guides the cutting tool 300 to cut the predetermined cutting surface 110.

이와 같은 슬관절 전치환술의 과정 중 가장 중요한 단계는 인공관절을 대체하기 위해 관절 면을 절단하는 과정이다. 정확한 각도로 절단해야 대퇴골과 경골의 각도의 부정정렬이 생기지 않기 때문이다. The most important step of the total knee arthroplasty is cutting the joint to replace the artificial joint. Cutting at the correct angle does not cause misalignment of the femur and tibia.

슬관절 전치환술용 항법 시스템은 이러한 의사의 실력에 의존적인 절단 과정을 보조하여 줄 수 있다. 슬관절 전치환술용 항법 시스템이 관절의 절단면을 예측하여 줄 때에 사용자는 실시간으로 절단면을 정확하게 확인하고 교정해 주기를 바란다.
A total knee arthroplasty navigation system can assist in this surgeon's ability to cut. When the navigation system for total knee arthroplasty predicts the cutting edge of the joint, the user wants to accurately check and correct the cutting edge in real time.

본 발명은 상기한 종래의 사정을 감안하여 제안된 것으로, 슬관절 전치환술용 항법 시스템의 절단 보조 기능을 사용자가 더욱 편리하게 사용할 수 있는 무릎관절 절단면 표시 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in view of the above-described conventional circumstances, and an object thereof is to provide a knee joint display surface display device and method which can more conveniently use a cutting assistance function of a total knee arthroplasty navigation system.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 무릎관절 절단면 표시 장치는, 환자의 고관절 회전중심, 및 환자의 대퇴골과 경골의 해부학적 특징에 기인한 가상의 해부학적 축을 완성하는 축 완성부; 가상의 해부학적 축으로 3차원의 기구학적 모델을 구성시켜 무릎관절의 움직임에 따른 각도를 계산하는 무릎관절 각도 계산부; 기구학적 모델 및 무릎관절 각도 계산부에서의 계산치에 근거하여 환자의 무릎관절의 절단면을 예측하는 절단면 예측부; 절단면의 위치추적이 가능한 절단 보조도구의 움직임에 따라 조정되는 절단면의 위치를 계산하는 절단 보조도구 위치 계산부; 및 절단면 예측부 및 절단 보조도구 위치 계산부의 결과를 표시하는 표시부;를 포함한다. Knee joint display device according to a preferred embodiment of the present invention to achieve the above object, the axis of the completion of the virtual anatomical axis due to the center of rotation of the hip joint of the patient, and the anatomical features of the femur and tibia of the patient Completion part; Knee joint angle calculation unit for constructing a three-dimensional kinematic model with a virtual anatomical axis to calculate the angle according to the movement of the knee joint; A cutting plane predicting unit predicting a cutting plane of the knee joint of the patient based on the calculated values in the kinematic model and the knee joint angle calculating unit; Cutting aid position calculation unit for calculating the position of the cutting surface is adjusted according to the movement of the cutting aid capable of tracking the position of the cutting surface; And a display unit for displaying a result of the cutting plane predictor and the cutting aid position calculation unit.

축 완성부는, 환자의 고관절의 회전중심 좌표를 추출하는 고관절 회전중심 좌표 추출부, 탐침을 이용하여 대퇴골 및 경골의 해부학적 특징에 대한 좌표를 획득하는 대퇴골 및 경골의 좌표 획득부, 및 고관절의 회전중심 좌표, 및 대퇴골과 경골의 해부학적 특징에 대한 좌표를 이용하여 가상의 해부학적 축을 재현하는 축 재현부를 포함한다.The axis completion unit is a hip joint rotation center extracting unit for extracting the center of rotation of the hip joint of the patient, the coordinate acquisition unit of the femur and tibia using the probe to obtain the coordinates of the anatomical features of the femur and tibia, and the rotation of the hip joint And an axis reproducing unit that reproduces the virtual anatomical axis using the central coordinates and the coordinates of the anatomical features of the femur and tibia.

고관절 회전중심 좌표 추출부는 최소자승법으로 고관절의 회전중심 좌표를 추출하되, 고관절 중심의 좌표, 대퇴골에 고정시킨 마커의 좌표, 및 고관절 중심으로부터 대퇴골에 고정시킨 마커와의 거리를 변수로 사용한다.The hip joint rotation extraction unit extracts the hip joint rotation center coordinates by the least-square method, and uses the coordinates of the center of the hip joint, the coordinates of the marker fixed to the femur, and the distance from the hip joint center to the femur.

탐침은 대퇴골 외측상과, 대퇴골 내측상과, 경골외측과, 경골내측과, 외측복사, 및 내측복사에 연결된다.The probe is connected to the outside of the femur, the inside of the femur, the outside of the tibia, the inside of the tibia, the outside and the inside.

절단면 예측부는 환자의 무릎관절의 모양을 근거로 기구학적 모델을 통해 결정된 환자의 무릎관절의 중심과 관절 표면의 정보, 및 인공관절의 모양을 이용하여 환자의 무릎관절의 절단면을 예측한다.The cutting plane predicting unit predicts the cutting plane of the knee joint of the patient by using information of the center of the knee joint and the joint surface and the shape of the artificial joint determined through the kinematic model based on the shape of the knee joint of the patient.

표시부는 절단면 예측부의 예측 결과에 따른 절단 유도선 및 절단 보조도구 위치 계산부의 계산 결과에 따른 실시간 절단면 예측 표시선을 화면표시한다. 이 경우, 절단 유도선 및 실시간 절단면 예측 표시선은 색깔, 두께, 형상중 어느 하나에 의해 서로 상이하게 표시된다.The display unit displays the cutting guide line according to the prediction result of the cutting plane prediction unit and the real-time cutting plane prediction display line according to the calculation result of the cutting aid position calculation unit. In this case, the cutting guide line and the real-time cutting plane prediction display line are displayed differently from each other by any one of color, thickness, and shape.

절단 보조도구 위치 계산부의 계산 결과를 제공받아 음성으로 출력하는 음성 출력부를 추가로 포함하여도 된다.
It may further include a voice output unit for receiving a calculation result of the cutting aid position calculation unit to output a voice.

본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 무릎관절 절단면 표시 방법은, 환자의 고관절 회전중심, 및 환자의 대퇴골과 경골의 해부학적 특징에 기인한 가상의 해부학적 축을 완성하는 단계; 가상의 해부학적 축으로 3차원의 기구학적 모델을 구성시켜 무릎관절의 움직임에 따른 각도를 계산하는 단계; 기구학적 모델 및 무릎관절 각도 계산치에 근거하여 환자의 무릎관절의 절단면을 예측하는 단계; 절단면의 위치추적이 가능한 절단 보조도구의 움직임에 따라 조정되는 절단면의 위치를 계산하는 단계; 및 예측된 무릎관절의 절단면 및 계산된 절단 보조도구의 움직임에 따른 절단면의 위치를 표시하는 단계;를 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a method for displaying a cut section of a knee joint comprises: completing a virtual anatomical axis due to the center of rotation of the hip joint of the patient and the anatomical features of the femur and tibia of the patient; Comprising a three-dimensional kinematic model with a virtual anatomical axis to calculate the angle according to the movement of the knee joint; Predicting the cut plane of the knee joint of the patient based on the kinematic model and the calculated knee joint angle; Calculating a position of the cut plane adjusted according to the movement of the cutting aid capable of tracking the position of the cut plane; And displaying the position of the cut surface according to the predicted cut surface of the knee joint and the calculated movement of the cutting aid.

축 완성 단계는, 고관절의 회전중심 좌표를 추출하는 단계, 탐침을 이용하여 대퇴골 및 경골에 대한 해부학적 특징에 대한 좌표를 획득하는 단계, 및 고관절의 회전중심 좌표, 및 대퇴골과 경골의 해부학적 특징에 대한 좌표를 이용하여 가상의 해부학적 축을 재현하는 단계를 포함한다.The axis completion step includes extracting the rotation center coordinates of the hip joint, acquiring the coordinates of the anatomical features of the femur and tibia using the probe, and the rotation center coordinates of the hip joint, and anatomical features of the femur and tibia. Reproducing a virtual anatomical axis using coordinates for.

고관절 회전중심 좌표 추출 단계는 최소자승법으로 고관절의 회전중심 좌표를 추출하되, 고관절 중심의 좌표, 대퇴골에 고정시킨 마커의 좌표, 및 고관절 중심으로부터 대퇴골에 고정시킨 마커와의 거리를 변수로 사용한다.The hip joint rotation extraction step extracts the hip joint rotation center by the least square method, using the coordinates of the center of the hip joint, the coordinates of the marker fixed to the femur, and the distance from the hip joint center to the femur.

탐침은 대퇴골 외측상과, 대퇴골 내측상과, 경골외측과, 경골내측과, 외측복사, 및 내측복사에 연결된다.The probe is connected to the outside of the femur, the inside of the femur, the outside of the tibia, the inside of the tibia, the outside and the inside.

절단면 예측 단계는 환자의 무릎관절의 모양을 근거로 기구학적 모델을 통해 결정된 환자의 무릎관절의 중심과 관절 표면의 정보, 및 인공관절의 모양을 이용하여 환자의 무릎관절의 절단면을 예측한다.The cutting plane prediction step predicts the cutting plane of the knee joint using the shape of the artificial joint and the information of the center of the knee joint and the joint surface determined through the kinematic model based on the shape of the knee joint of the patient.

표시 단계는, 예측된 무릎관절의 절단면에 대해서는 예측된 무릎관절의 절단면에 따른 절단 유도를 표시하는 절단 유도선으로 표시하고, 계산된 절단 보조도구의 움직임에 따른 절단면의 위치에 대해서는 계산된 절단 보조도구의 움직임에 따른 절단면의 위치를 표시하는 실시간 절단면 예측 표시선으로 표시한다. 이 경우, 절단 유도선 및 실시간 절단면 예측 표시선은 색깔, 두께, 형상중 어느 하나에 의해 서로 상이하게 표시된다.The marking step is indicated by a cut guide line indicating the cut induction according to the predicted cut surface of the knee joint, and a calculated cut aid for the position of the cut surface according to the movement of the cut aid. Real-time cutting plane prediction indicators indicate the position of the cutting plane according to the movement of the tool. In this case, the cutting guide line and the real-time cutting plane prediction display line are displayed differently from each other by any one of color, thickness, and shape.

절단 보조도구의 움직임에 따라 계산된 절단면의 위치 정보를 음성으로 출력하는 단계를 추가로 포함하여도 무방하다.It may further include the step of outputting the voice information of the position of the cut surface calculated according to the movement of the cutting aid.

이러한 구성의 본 발명에 따르면, 절단을 보조하는 절단 유도선을 화면표시하고 사용자는 실시간으로 절단 보조도구를 조절하여 절단 유도선에 현재 절단될 부위를 일치시킴으로써 시스템의 도움을 받아 시술할 수 있다.According to the present invention of such a configuration, the cutting guide line for assisting the cutting display and the user can be operated with the help of the system by matching the site to be cut to the cutting guide line by adjusting the cutting aid in real time.

이에 의해, 슬관절 전치환술용 항법 시스템의 절단 보조 기능을 사용자가 더욱 편리하게 사용할 수 있게 된다. This makes it possible for the user to use the cutting assistance function of the navigation system for total knee arthroplasty more conveniently.

특히, 숙련도에 상관없이 높은 성공률의 무릎관절 전치환술을 시술할 수 있게 된다.In particular, high knee success rate total knee arthroplasty can be performed regardless of skill level.

도 1은 종래의 수술용 항법 장치를 이용한 슬관절 전치환술의 일 예를 설명하는 도면이다.
도 2는 종래의 방법에 따라 뼈를 절단하는 방법의 일 예를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무릎관절 절단면 표시 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무릎관절 절단면 표시 방법이 채용된 슬관절 전치환술의 전체 과정을 개략적으로 설명하는 플로우차트이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무릎관절 절단면 표시 방법을 설명하는 플로우차트이다.
도 6은 도 5에 도시된 하지모델의 해부학적 축 구현 과정(S30)을 보다 상세하게 설명하는 플로우차트이다.
도 7은 도 6의 설명에 채용되는 해부학적 특징의 일예를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 6의 설명에 채용되는 해부학적 축의 일예를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 5에 도시된 무릎관절의 각도 계산 과정(S32) 설명에 채용되는 기구학적 모델의 일예를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 5에 도시된 최적의 절단면 계산 과정(S34) 설명에 채용되는 인공관절의 일예를 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12는 도 5에 도시된 최적의 절단면 계산 과정(S34) 설명에 채용되는 도면이다.
도 13은 도 3의 표시부상에 표시되는 절단 유도선 및 실시간 절단면 예측 표시선의 일예를 나타낸 도면이다.
도 14 내지 도 17은 본 발명의 실시예 설명에 채용되는 절단 보조도구의 일예를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining an example of total knee arthroplasty using a conventional surgical navigation device.
2 is a view for explaining an example of a method for cutting a bone according to a conventional method.
3 is a block diagram showing the structure of a knee joint display device according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart schematically illustrating the entire process of total knee arthroplasty employing the method for displaying the knee joint cut surface according to the embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of displaying a cut surface of a knee joint according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating the anatomical axis implementing process S30 of the lower limb model shown in FIG. 5 in more detail.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of anatomical features employed in the description of FIG. 6.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an anatomical axis employed in the description of FIG. 6.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a kinematic model employed in describing an angle calculation process S32 of the knee joint illustrated in FIG. 5.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an artificial joint that is employed to explain an optimal cutting plane calculation process (S34) illustrated in FIG. 5.
FIG. 11 and FIG. 12 are diagrams used to describe the optimal cutting plane calculation process S34 shown in FIG. 5.
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a cutting guide line and a real-time cutting plane prediction display line displayed on the display unit of FIG. 3.
14 to 17 is a view for explaining an example of the cutting aid employed in the embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 무릎관절 절단면 표시 장치 및 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Hereinafter, an apparatus and method for cutting a knee joint display according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Prior to the detailed description of the present invention, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무릎관절 절단면 표시 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.3 is a block diagram showing the structure of a knee joint display device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 무릎관절 절단면 표시 장치는 축 완성부(5), 무릎관절 각도 계산부(76), 절단면 예측부(78), 절단 보조도구 위치 계산부(80), 표시부(82), 및 음성 출력부(84)를 포함한다.
Knee joint display surface display according to an embodiment of the present invention is the shaft completion unit 5, knee joint angle calculation unit 76, cutting surface prediction unit 78, cutting aid position calculation unit 80, display unit 82 , And an audio output unit 84.

축 완성부(5)는 환자의 고관절 회전중심, 및 환자의 대퇴골과 경골의 해부학적 특징에 기인한 가상의 해부학적 축을 완성한다. 축 완성부(5)는 고관절 회전중심 좌표 추출부(70), 대퇴골 및 경골의 좌표 획득부(72), 및 축 재현부(74)를 포함한다.The shaft completion part 5 completes the virtual anatomical axis due to the center of rotation of the hip joint of the patient and the anatomical features of the femur and tibia of the patient. The shaft completion unit 5 includes a hip joint rotation center coordinate extraction unit 70, a femur and tibia coordinate acquisition unit 72, and an axis reproduction unit 74.

고관절 회전중심 좌표 추출부(70)는 최적화기법(예컨대, 최소자승법)을 이용하여 고관절의 회전중심 좌표를 추출한다. 고관절 회전중심 좌표 추출부(70)는 고관절 회전중심의 좌표, 대퇴골에 고정시킨 마커의 좌표, 및 고관절 중심으로부터 대퇴골에 고정시킨 마커와의 거리를 최소자승법을 적용할 경우의 변수로 사용한다.The hip joint rotation center extractor 70 extracts the hip joint rotation center coordinates using an optimization technique (eg, least square method). The hip joint rotation center extractor 70 uses the coordinates of the hip joint rotation center, the coordinates of the marker fixed to the femur, and the distance from the hip joint center to the marker fixed to the femur as a variable when applying the least square method.

대퇴골 및 경골의 좌표 획득부(72)는 탐침을 이용하여 대퇴골 및 경골에 대한 해부학적 특징에 대한 좌표를 획득한다. 여기서, 탐침은 마커가 부착된 것이다. 바람직하게, 해부학적 특징에 대한 좌표를 얻기 위해 탐침은 대퇴골 외측상과, 대퇴골 내측상과, 경골외측과, 경골내측과, 외측복사, 및 내측복사에 연결된다. The coordinate acquisition unit 72 of the femur and tibia acquires the coordinates of the anatomical features of the femur and the tibia using a probe. Here, the probe is a marker attached. Preferably, the probe is connected to the outside of the femur, to the inside of the femur, to the outside of the tibia, to the inside of the tibia, to the outside, and to the inside to obtain coordinates for anatomical features.

축 재현부(74)는 고관절의 회전중심 좌표, 및 대퇴골과 경골의 해부학적 특징에 대한 좌표를 이용하여 가상의 해부학적 축을 재현한다.
The axis reproducing unit 74 reproduces the virtual anatomical axis by using the center of rotation coordinates of the hip joint and the coordinates of the anatomical features of the femur and tibia.

무릎관절 각도 계산부(76)는 축 재현부(74)에서 재현된 가상의 해부학적 축으로 3차원의 기구학적 모델을 구성한다. 여기서, 3차원의 기구학적 모델은 대퇴골의 해부학적 축과 경골의 해부학적 축 및 3자유도를 갖는 무릎관절을 포함한다. 무릎관절 각도 예측부(16)는 구성된 기구학 모델을 이용하여 폄(extension), 굽힘(flexion), 외전(abduction), 및 내전(adduction) 등과 같은 경우에 대한 무릎관절의 움직임에 따른 각도를 계산한다. 여기서, 폄을 신전으로 표현하여도 되고, 굽힘을 굴곡으로 표현하여도 무방하다.
The knee joint angle calculation unit 76 constructs a three-dimensional kinematic model with a virtual anatomical axis reproduced by the axis reproducing unit 74. Here, the three-dimensional kinematic model includes a knee joint having an anatomical axis of the femur, an anatomical axis of the tibia, and three degrees of freedom. The knee joint predictor 16 calculates the angle according to the movement of the knee joint in cases such as extension, flexion, abduction, and adduction using the constructed kinematic model. . Here, 폄 may be expressed by a temple, or bending may be expressed by bending.

절단면 예측부(78)는 3차원의 기구학적 모델 및 무릎관절 각도 계산부(76)에서의 계산치에 근거하여 환자의 무릎관절의 절단면을 예측한다. 다시 말해서, 절단면 예측부(78)는 환자의 무릎관절의 모양을 근거로 3차원의 기구학적 모델을 통해 결정된 환자의 무릎관절의 중심과 관절 표면의 정보, 및 인공관절의 모양을 이용하여 환자의 무릎관절의 최적의 절단면을 예측해 낸다. 절단면 예측부(78)는 예측된 최적의 절단면을 따라 절단이 이루어지도록 유도하는 절단 유도선을 표시부(82)에 표시한다.The cut surface predictor 78 predicts the cut surface of the knee joint of the patient based on the three-dimensional kinematic model and the calculated value of the knee joint angle calculator 76. In other words, the cutting plane predictor 78 uses the information of the center and the joint surface of the knee joint and the shape of the artificial joint determined by the three-dimensional kinematic model based on the shape of the knee joint of the patient. Predict the optimal cutout of the knee joint. The cut plane predictor 78 displays a cut guide line on the display 82 to guide the cut along the predicted optimal cut plane.

한편, 절단면 예측부(78)는 무릎 수술 전과 후의 무릎관절의 각도변화를 예측한다. 다시 말해서, 절단면 예측부(78)는 인공관절 삽입 후 슬관절의 각도를 실시간으로 예측할 수 있다.
On the other hand, the cutting plane predictor 78 predicts the angle change of the knee joint before and after the knee surgery. In other words, the cutting plane predictor 78 may predict the angle of the knee joint in real time after insertion of the artificial joint.

절단 보조도구 위치 계산부(80)는 마커가 부착되어 실시간으로 절단면의 위치추적이 가능한 절단 보조도구(도시 생략)를 사용자가 움직이게 됨에 따른 절단면의 위치를 실시간으로 계산한다. 즉, 사용자가 절단 보조도구를 움직여서 뼈를 절단할 칼날의 위치를 조정하게 되면 실제 칼날에 의해 절단되어질 절단면의 현재 위치(예컨대, 절단각도)가 달라지게 된다. 이를 위해, 절단 보조도구 위치 계산부(80)는 절단 보조도구의 움직임에 따라 새롭게 조정된 절단면의 위치를 실시간으로 계산한다. 이에 의해, 절단 보조도구 위치 계산부(80)는 위치조정된 칼날에 의해 절단되어질 절단면을 예측한 표시선(실시간 절단면 예측 표시선이라고 함)을 표시부(82)에 표시한다.
The cutting aid position calculation unit 80 calculates in real time the position of the cutting surface as a user moves a cutting aid (not shown) to which the marker is attached to enable tracking the position of the cutting surface in real time. That is, when the user moves the cutting aid to adjust the position of the blade to cut the bone, the current position (eg, cutting angle) of the cutting surface to be cut by the actual blade is changed. To this end, the cutting aid position calculation unit 80 calculates the position of the cutting surface newly adjusted according to the movement of the cutting aid in real time. Thereby, the cutting aid tool position calculation part 80 displays on the display part 82 the display line (called the real time cutting surface prediction display line) which predicted the cutting surface to be cut | disconnected by the blade which was adjusted.

표시부(82)는 절단면 예측부(78)의 결과(즉, 절단 유도선) 및 절단 보조도구 위치 계산부(80)의 결과(즉, 실시간 절단면 예측 표시선)를 화면표시한다. 물론, 표시부(82)는 해부학적 축을 추가로 표시하여도 된다. 표시부(82)는 영상, 문자, 숫자, 및 기호 등을 표시하는 모니터 등으로 구성될 수 있다. 표시부(82)상에 표시되는 해부학적 축과 절단 유도선 및 실시간 절단면 예측 표시선은 서로 상이한 색깔 또는 서로 상이한 두께 또는 서로 상이한 형상(예컨대, 일점 쇄선, 이점 쇄선 등)으로 표시된다.
The display unit 82 displays the result of the cutting plane predicting unit 78 (ie, cutting guide line) and the result of the cutting aid tool position calculating unit 80 (ie, real-time cutting plane prediction display line). Of course, the display portion 82 may further display the anatomical axis. The display unit 82 may be configured as a monitor for displaying an image, letters, numbers, symbols, and the like. The anatomical axis, the cut guide line, and the real-time cut plane prediction display line displayed on the display unit 82 are displayed in different colors, different thicknesses, or different shapes (for example, dashed-dotted lines, double-dotted lines, etc.).

음성 출력부(84)는 절단 보조도구 위치 계산부(80)의 계산 결과를 제공받아 음성으로 출력한다. 즉, 수술중 표시부(82)측으로 시선을 돌릴 경우 시술 집중력 저하 등이 우려된다. 그에 따라, 절단 보조도구 조작에 따른 각도(즉, 절단면의 각도)의 변경이 있을 때마다 현재 각도(즉, 절단 보조도구의 움직임에 따라 새롭게 조정된 절단면의 위치를 포함) 등의 정보를 음성으로 알려줌이 바람직하다.
The voice output unit 84 receives the calculation result of the cutting aid position calculation unit 80 and outputs the voice. That is, when the eye is turned toward the display 82 during the operation, the concentration of the procedure may be reduced. Therefore, whenever there is a change in the angle according to the cutting aid operation (i.e., the angle of the cutting plane), information such as the current angle (that is, the position of the cutting plane newly adjusted according to the movement of the cutting aid) is spoken out. It is desirable to inform.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무릎 절단면 표시 방법이 채용된 슬관절 전치환술의 전체 과정을 개략적으로 설명하는 플로우차트이다.4 is a flowchart schematically illustrating the entire process of total knee arthroplasty employing the method for displaying the knee cut surface according to an embodiment of the present invention.

먼저, 대퇴골과 경골에 각각 마커부를 고정한다(S10). First, the markers are fixed to the femur and tibia, respectively (S10).

마커부를 추적하여 고관절, 슬관절, 족관절의 3차원 공간적 위치를 추적한다(S12). The marker part tracks the three-dimensional spatial position of the hip joint, knee joint and ankle joint (S12).

이어, 관절 면의 정보를 얻는다(S14). Then, the joint surface information is obtained (S14).

그리고 나서, 절단 보조 도구의 마커를 추적하여 관절 절단면의 위치를 예측한다(S16).Then, the marker of the cutting aid is tracked to predict the position of the joint cut surface (S16).

관절을 인공관절의 모양에 맞게 절단하고(S18), 그 후에 인공관절을 해당 부위에 삽입한다(S20).
The joint is cut to fit the shape of the artificial joint (S18), and then the artificial joint is inserted into the corresponding site (S20).

이와 같은 슬관절 전치환술의 전체 과정에서, 관절의 해부학적 각도를 예측하고 최적의 절단면으로 절단할 수 있도록 사용자를 유도하는 본 발명의 실시예에 대한 설명을 아래에서 보다 상세히 설명한다.
In the entire process of total knee arthroplasty, a description of the embodiment of the present invention for inducing a user to predict the anatomical angle of the joint and to cut the optimal cutting plane will be described in more detail below.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무릎관절 절단면 표시 방법을 설명하는 플로우차트이다. 도 6은 도 5에 도시된 하지모델의 해부학적 축 구현 과정(S30)을 보다 상세하게 설명하는 플로우차트이다. 도 7은 도 6의 설명에 채용되는 해부학적 특징의 일예를 나타낸 도면이다. 도 8은 도 6의 설명에 채용되는 해부학적 축의 일예를 나타낸 도면이다.5 is a flowchart illustrating a method of displaying a cut surface of a knee joint according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a flowchart illustrating the anatomical axis implementing process S30 of the lower limb model shown in FIG. 5 in more detail. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of anatomical features employed in the description of FIG. 6. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an anatomical axis employed in the description of FIG. 6.

먼저, 축 완성부(5)는 환자의 고관절 회전중심, 및 환자의 대퇴골과 경골의 해부학적 특징에 기인한 가상의 해부학적 축을 구현한다(S30). 여기서, 환자의 고관절, 대퇴골, 및 경골을 하지모델이라고 통칭할 수 있다. 단계 S30에 대해 보다 자세히 설명하면 다음과 같다. 도 6에서와 같이, 축 완성부(5)의 고관절 회전중심 좌표 추출부(70)는 최적화기법을 적용하여 고관절 회전중심의 좌표를 추출한다(S40). 즉, 고관절의 회전중심은 골반의 해부학적 좌표시스템을 기준으로 산출된다. 여기서, 좌표시스템은 분석을 위한 기준이 되는 것으로 3차원의 경우 원점(0,0,0)과 세 방향의 단위벡터로 구성된다. 본 발명의 실시예에서 골반은 고정되어 있기 때문에 전역좌표시스템 기준의 회전중심을 산출할 수 있다. 전역좌표시스템은 모든 점의 기준이 되는 (0,0,0)을 정의하고 3차원상의 좌표를 다르게 표시하지 않기 위한 기준이 되는 좌표계를 의미한다. 설계변수로는 3차원 고관절의 x, y, z 좌표이며, 비용함수는 고관절이 3자유도(ball and socket joint)의 구면운동을 한다는 가정으로 아래 식 1과 같이 표현되었다. 구현된 최적화기법은 일반적으로 사용되는 최소자승법(least square method)을 적용하였다.First, the shaft completion unit 5 implements a virtual anatomical axis due to the center of rotation of the hip joint of the patient and the anatomical features of the femur and tibia of the patient (S30). Here, the hip joint, femur, and tibia of the patient may be referred to collectively as the lower limb model. A detailed description of step S30 is as follows. As shown in FIG. 6, the hip joint rotation center extractor 70 of the shaft completion unit 5 extracts the hip joint rotation center coordinates by applying an optimization technique (S40). That is, the center of rotation of the hip joint is calculated based on the anatomical coordinate system of the pelvis. Here, the coordinate system serves as a reference for analysis, and is composed of an origin point (0,0,0) and unit vectors in three directions in the 3D case. In the embodiment of the present invention, since the pelvis is fixed, the center of rotation of the global coordinate system reference can be calculated. The global coordinate system defines a coordinate system that defines (0,0,0), which is a reference point of all points, and is a standard for not displaying different coordinates in three dimensions. The design variables are the x, y, z coordinates of the 3D hip joint, and the cost function is expressed as Equation 1 below with the assumption that the hip joint has spherical motion of the ball and socket joint. The implemented optimization technique is applied the least square method that is commonly used.

(식 1)(Equation 1)

Figure 112011052519817-pat00001
Figure 112011052519817-pat00001

여기서, xc, yc, zc 는 고관절 중심의 좌표를 의미하고, xi, yi, zi 는 대퇴골에 고정시킨 마커의 좌표를 의미하고, R은 고관절 중심으로부터 대퇴골에 고정시킨 마커와의 거리를 의미한다.Here, x c , y c , z c are the coordinates of the hip joint, x i , y i , z i are the coordinates of the marker fixed to the femur, and R is the marker fixed to the femur from the center of the hip joint. Means the distance.

한편, 축 완성부(5)의 대퇴골 및 경골의 좌표 획득부(72)는 탐침을 이용하여 대퇴골 및 경골의 해부학적 특징에 대한 좌표를 획득한다(S42). 즉, 해부학적 특징에 대한 좌표를 얻기 위해, 마커가 부착된 탐침을 도 7에서와 같이 고관절 중심을 제외한 6곳(즉, 대퇴골 외측상과, 대퇴골 내측상과, 경골외측과, 경골내측과, 외측복사, 내측복사)에 접촉(연결)시킨다. 그에 따라, 대퇴골 및 경골의 좌표 획득부(72)는 고관절 중심을 제외한 6곳(해부학적 특징이 됨)에 대한 좌표를 측정하게 되어 대퇴골 및 경골의 해부학적 특징에 대한 좌표를 획득한다.Meanwhile, the coordinate acquisition unit 72 of the femur and tibia of the shaft completion unit 5 acquires the coordinates of the anatomical features of the femur and tibia using the probe (S42). That is, in order to obtain the coordinates for the anatomical features, the probes with the markers were placed in six places except the center of the hip joint as shown in FIG. Contact (connect) to the outside copy and the inside copy). Accordingly, the coordinate acquisition unit 72 of the femur and tibia measures coordinates for six locations (which become anatomical features) except for the center of the hip joint to obtain coordinates for the anatomical features of the femur and tibia.

이어, 축 완성부(5)의 축 재현부(74)는 추출된 대퇴골과 경골의 해부학적 특징의 좌표와 고관절 회전중심의 좌표를 이용하여 도 8과 같은 가상의 해부학적 축을 재현한다(S44). Subsequently, the shaft reproducing unit 74 of the shaft completion unit 5 reproduces the virtual anatomical axis as shown in FIG. 8 using the extracted coordinates of the anatomical features of the femur and tibia and the coordinates of the hip rotation center (S44).

이와 같이 가상의 해부학적 축이 완성된 이후에는, 도 5에서 무릎관절 각도 계산부(76)는 축 완성부(5)에 의한 해부학적 축을 이용하여 3차원의 기구학적 모델을 구성시켜 무릎 관절의 각도를 계산한다(S32). 즉, 무릎관절 각도 계산부(76)는 해부학적 축을 이용하여 도 9에서와 같은 3차원의 기구학적 모델을 구성한다. 그리고 나서, 무릎관절 각도 계산부(76)는 3차원의 기구학적 모델을 이용하여 폄(extension), 굽힘(flexion), 외전(abduction), 및 내전(adduction) 등과 같은 경우의 무릎관절의 움직임에 따른 각도를 계산한다. 그 계산되는 각종 경우에 대한 무릎관절의 움직임에 따른 각도는 추후에 절단해야 할 절단면을 추적하여 소정의 기울기를 갖는 절단 유도선을 형성하는데 도움이 되는 근거자료가 된다. 여기서, 3차원의 기구학적 모델을 이용하여 무릎관절의 각도를 계산하는 방법에 대해 보다 자세히 설명하면 다음과 같다. 3차원의 기구학적 모델은 대퇴골과 경골의 해부학적 축과 3자유도를 갖는 무릎관절로 이루어져 있다. 3자유도를 갖는 무릎관절은 폄(extension), 굽힘(flexion) 및 외전(abduction), 내전(adduction), 외측뒤틀림(external), 내측뒤틀림(internal)을 표현할 수 있으며 그 각도(θ)를 알 수 있다. 각도(θ)는 내적을 이용하여 두 개의 벡터의 각을 구하는 공식(하기의 식 2 참조)이 이용된다. After the virtual anatomical axis is completed as described above, in FIG. 5, the knee joint angle calculation unit 76 constructs a three-dimensional kinematic model using the anatomical axis formed by the shaft completion unit 5. Calculate the angle (S32). That is, the knee joint angle calculator 76 constructs a three-dimensional kinematic model as shown in FIG. 9 using an anatomical axis. Then, the knee joint angle calculation unit 76 uses a three-dimensional kinematic model to control the movement of the knee joint in cases such as extension, flexion, abduction, and adduction. Calculate the angle according. The angle according to the movement of the knee joint for the various calculated cases is used as a basis for helping to form a cutting guide line having a predetermined slope by tracking a cutting surface to be cut later. Here, the method of calculating the angle of the knee joint using a three-dimensional kinematic model will be described in more detail. The three-dimensional kinematic model consists of an anatomical axis of the femur and tibia and a knee joint with three degrees of freedom. A knee joint with three degrees of freedom can express extension, flexion and abduction, adduction, external and internal distortion, and know the angle θ. have. For the angle θ, a formula for calculating the angles of two vectors using the inner product is used (see Equation 2 below).

(식 2)(Equation 2)

Figure 112011052519817-pat00002
Figure 112011052519817-pat00002

여기서, A,B는 두 개의 벡터를 의미한다. 굽힘, 폄에 대한 두 개의 벡터(A, B)는 각각 대퇴골과 경골의 가상의 해부학적 축이 된다. 그리고, 외전, 내전에 대한 두 개의 벡터(A, B)는 대퇴골의 가상의 해부학적 축과 수직이고 대퇴골 외측상과와 대퇴골 내측상과를 잇는 벡터와, 경골의 가상의 해부학적 축과 수직이고 경골 외측과와 경골내측과를 잇는 벡터이다.Here, A and B mean two vectors. The two vectors (A, B) for flexion and deflection are the virtual anatomical axes of the femur and tibia, respectively. And, the two vectors (A, B) for abduction and adduction are perpendicular to the hypothetical anatomical axis of the femur, the vector connecting the lateral femoral lateral to the medial femoral condyle, and to the virtual anatomical axis of the tibia. It is a vector that connects the tibia outside and the tibia inside.

이와 같이, 무릎관절 각도 계산부(76)에 의한 무릎 관절의 각도 계산이 완료되면 3차원의 기구학적 모델 및 그 계산된 값들은 절단면 예측부(78)에게로 제공된다.As such, when the calculation of the angle of the knee joint by the knee joint angle calculation unit 76 is completed, the three-dimensional kinematic model and its calculated values are provided to the cut plane prediction unit 78.

그에 따라, 절단면 예측부(78)는 3차원의 기구학적 모델 및 무릎관절 각도 계산부(76)에서의 계산치에 근거하여 환자의 무릎관절의 인공관절 교체를 위한 최적의 절단면을 계산하여 표시한다(S34). 여기서, 인공관절이라 함은 도 10에 예시된 바와 같이 대퇴부품, 인공연골, 슬개골부품 등이 있을 수 있다. 최적의 절단면 계산을 위해 무릎 관절의 인공관절 교체를 위한 최적의 절단면을 추적해야 한다. 최적의 절단면 추적 방법은 환자 관절의 모양과 인공관절의 모양을 이용한다. 도 11의 (a) 및 (b)에서와 같이 환자의 관절 면의 점들에 대한 좌표를 탐침으로 스캔하여 관절의 모양을 알아낸다. 도 11의 (a)는 정면에서 바라본 경우이고, 도 11의 (b)는 측면에서 바라본 경우이다. 도 11에서, 참조부호 86은 대퇴골을 의미하고, 88은 경골을 의미한다. 한편, d1, d2, d3, d4는 해당 뼈에서 절단해야 할 부분의 두께를 의미한다. Accordingly, the cutting plane predicting unit 78 calculates and displays an optimal cutting plane for replacing the artificial joint of the knee joint of the patient based on the three-dimensional kinematic model and the calculated value of the knee joint angle calculating unit 76 ( S34). Here, the artificial joint may be a femoral component, artificial cartilage, a patellar component, and the like as illustrated in FIG. 10. The optimal cutting plane should be tracked for replacement of the knee joint. The optimal cut-out tracking method uses the shape of the patient joint and the shape of the artificial joint. As shown in FIGS. 11A and 11B, the coordinates of the points of the joint surface of the patient are scanned with a probe to find the shape of the joint. FIG. 11A is a case viewed from the front, and FIG. 11B is a case viewed from the side. In Fig. 11, reference numeral 86 denotes the femur, and 88 denotes the tibia. On the other hand, d1, d2, d3, d4 means the thickness of the portion to be cut in the bone.

인공관절은 제조회사마다 다르지만 두께와 모양이 정해져 있다. 따라서, 3차원의 기구학적 모델을 통해 결정된 무릎관절의 중심과 관절 표면의 정보, 인공관절의 모양을 이용하여 절단면을 결정할 수 있다. 제품마다의 모양이 다르기 때문에 옵션으로 설정할 수 있다. 또한, 부가적으로 상용 제품인 압력센서를 이용하는 무릎균형을 맞추기 위한 도구를 사용할 수 있다.Artificial joints vary by manufacturer, but their thickness and shape are fixed. Therefore, the cutting plane can be determined using the information of the center of the knee joint, the joint surface, and the shape of the artificial joint determined through the three-dimensional kinematic model. As each product's shape is different, it can be set as an option. Additionally, tools for balancing knees using commercially available pressure sensors can be used.

다시 말해서, 인공관절의 두께 및 모양이 정해져 있고, 관절의 표면 정보와 해부학적 축을 알고 있다. 따라서, 수직 절단면은 도 12에서와 같이 해부학적 축(a)과 수직인 면이 되고, 수직인 면의 높이는 인공관절의 두께가 된다. 그 결과 절단 유도선(b)이 도 12에서와 같이 결정된다. In other words, the thickness and shape of the artificial joint are determined, and the surface information of the joint and the anatomical axis are known. Therefore, the vertical cut plane is a plane perpendicular to the anatomical axis a, as shown in Figure 12, the height of the vertical plane is the thickness of the artificial joint. As a result, the cutting guide line b is determined as shown in FIG.

이와 같이, 절단 유도선(b)이 결정되면 절단면 예측부(78)는 환자의 무릎관절의 모양과 해부학적 축(a) 및 절단 유도선(b) 등에 관련된 정보를 표시부(82)에게로 보낸다. 그 결과, 표시부(82)는 도 13에서와 같이 환자의 무릎관절의 모양과 해부학적 축(a) 및 절단 유도선(b) 등을 디스플레이한다. As such, when the cut guide line b is determined, the cut surface predictor 78 transmits information related to the shape of the knee joint, the anatomical axis a, the cut guide line b, and the like, to the display unit 82. . As a result, the display unit 82 displays the shape of the knee joint, the anatomical axis a, the cut guide line b, and the like, as shown in FIG. 13.

한편, 도 5에서, 절단 보조도구 위치 계산부(80)는 마커가 부착되어 실시간으로 절단면의 위치가 추적이 가능한 절단 보조기구의 마커를 실시간으로 추적하여 최적의 절단면을 유도하기 위해 실시간 절단면 예측 표시선을 만들어 낸다(S36). 절단 보조도구 위치 계산부(80)는 실시간 절단면 예측 표시선을 표시부(82)상에 디스플레이시킨다. On the other hand, in Figure 5, the cutting aid position calculation unit 80 is a marker attached to the real-time cutting plane prediction display line in order to derive the optimal cutting surface by tracking the marker of the cutting aid that can be tracked in real time the position of the cutting plane in real time Produce a (S36). The cutting aid position calculation unit 80 displays the real-time cutting plane prediction display line on the display unit 82.

그에 따라, 표시부(82)상에는 도 13에서와 같이 환자의 무릎관절의 모양과 (가상의) 해부학적 축, 절단 유도선, 실시간 절단면 예측 표시선이 디스플레이된다. 사용자는 절단 보조도구를 조절하여 실시간 절단면 예측 표시선과 절단 유도선을 일치시키게 되면 최적의 절단면으로 절단을 할 수 있게 된다. 다시 말해서, 사용자가 다소 수술경력이 적거나 숙련되지 않았다고 하더라도 표시부(82)에 표시되는 실시간 절단면 예측 표시선이 절단 유도선에 일치하도록 절단 보조도구를 조절하면 쉽게 최적의 절단면으로 절단할 수 있게 된다. 한편, 도 13에서는 폄, 굽힘, 외전, 내전에 대한 현재 각도 표시창이 화면표시되므로, 사용자는 표시부(82)상의 화면을 보고서 폄, 굽힘, 외전, 내전에 대한 현재 각도를 확인할 수 있게 된다.
Accordingly, the shape of the patient's knee joint, the (imaginary) anatomical axis, the cutting guide line, and the real-time cutting plane prediction line are displayed on the display unit 82 as shown in FIG. 13. When the user adjusts the cutting aid to match the real-time cutting plane prediction line with the cutting guide line, the user can cut the optimal cutting plane. In other words, even if the user has little or no surgical experience, the cutting aid may be easily adjusted to the optimal cutting plane so that the real-time cutting plane prediction display line displayed on the display unit 82 matches the cutting guide line. Meanwhile, in FIG. 13, the current angle display window for the bend, the abduction, the abduction, and the abduction is displayed on the screen, so that the user can view the screen on the display unit 82 to confirm the current angle for the beep, the bend, the abduction, or the abduction.

상술한 본 발명의 실시예는 환자의 무릎관절의 모양과 해부학적 축, 절단 유도선, 실시간 절단면 예측 표시선 등을 표시부상에 보여주지만, 기존에는 그와 같은 해부학적 축, 절단 유도선, 실시간 절단면 예측 표시선 등을 표시하지 않는다. 그에 따라, 본 발명의 실시예는 기존과 대비하여 볼 때 숙련도에 상관없이 높은 성공률의 무릎관절 전치환술을 시술할 수 있게 해 준다.
The embodiment of the present invention described above shows the shape and anatomical axis of the patient's knee joint, cutting guide line, real-time cutting plane prediction line, etc. on the display, but conventionally such an anatomical axis, cutting guide line, real-time cutting plane Do not display prediction lines or the like. Accordingly, the embodiment of the present invention enables to perform a total knee arthroplasty with a high success rate regardless of skill compared with the conventional.

도 14 내지 도 17은 본 발명의 실시예 설명에 채용되는 절단 보조도구의 일예를 설명하기 위한 도면이다.14 to 17 is a view for explaining an example of the cutting aid employed in the embodiment of the present invention.

절단 보조도구(10)는 고정 블록(20), 조정 블록(30), 절단 블록(40), 및 위치 결정 도구(60)를 포함한다. 고정 블록(20)은 뼈(50)에 고정된다. 고정된 고정 블록(20)에 조정 블록(30)이 탈착가능하게 결합된다. 조정 블록(30)에 절단 블록(40)이 슬라이딩 결합되어 있다. 조정 블록(30)은 조절 나사(31,32,33)를 구비하며, 조절 나사(31,32,33)를 이용해 뼈(50)에 대한 절단 블록(40)의 위치를 조정한다. 예를 들어, 조절 나사(31,32,33)에 연결된 스크류와 이와 연동하는 치차가 이용될 수 있다. 절단 블록(40)은 절단 도구(도시 생략)가 삽입 안내되는 슬릿(41)을 구비한다. 고정 블록(20)은 뼈(50)에 박힘되는 복수개의 돌기(21)가 형성된 일면(22)을 구비한다. 고정 블록(20)은 복수개의 돌기(21)가 뼈(50)에 박힘될 수 있도록 망치(도시 생략)와 같은 수단에 의해 적용되는 외력을 수용하도록 일면(22)에 대향하는 타면(23)을 구비한다. 또한, 고정 블록(20)은 뼈(50)에 고정된 상태에서, 조정 블록(30)이 다양한 위치에 결합될 수 있도록 복수개의 홀(24)이 형성된 측면(25)을 구비한다. 조정 블록(30)은 복수개의 홀(24)에 삽입 결합되는 로드(31)를 구비한다. 조정 블록(30)은 로드(31)의 반대측에 절단 블록(40)이 슬라이딩결합되는 슬라이드 가이드(34)를 구비한다. 슬라이드 가이드(34)에 대한 절단 블록(40)의 고정은 억지 끼워 맞춤에 의해서도 가능하며, 별도의 나사(도시 생략)를 이용하여도 좋으며, 슬라이드 가이드(34) 및 절단 블록(40)이 결합되는 부분에 홈과 돌기(도시 생략)를 형성하여 고정하여도 좋다. 바람직하게, 조정 블록(30)은 위치 고정 홈(36)을 구비하며, 이는 복수개의 홀(24) 내부에 형성된 돌기(도시 생략)와 연동하여 조정 블록(30)을 고정 블록(20)에 보다 확실하게 위치 고정시킨다. 절단 블록(40)은 슬라이드 가이드(34)에 슬라이딩 끼움된다. 절단 블록(40)은 조정 블록(30)에 의해 뼈(50)에 대해 슬릿(41)의 위치가 결정된 후에, 뼈(50)에 고정될 수 있도록 나사가 관통되는 홀(42)을 구비한다. 한편, 조정 블록(30)의 슬라이드 가이드(34)에는 후술할 위치 결정 도구(60)가 삽입되는 삽입구(35)가 형성되어 있다. 바람직하게, 삽입구(35)는 슬릿(41)이 형성하는 면과 평행한 면을 가지도록 형성된다. 이를 통해, 슬릿(42), 절단면(110; 도 4 참조) 및 삽입구(35)가 평행한 면을 가지게 되며, 따라서 슬릿(42)과 삽입구(35)의 관계는 양자 간의 거리만으로 표시될 수 있다.The cutting aid 10 includes a fixing block 20, an adjusting block 30, a cutting block 40, and a positioning tool 60. The fixing block 20 is fixed to the bone 50. The adjustment block 30 is detachably coupled to the fixed fixing block 20. The cutting block 40 is slidingly coupled to the adjustment block 30. The adjusting block 30 has adjusting screws 31, 32, 33, and adjusts the position of the cutting block 40 relative to the bone 50 using the adjusting screws 31, 32, 33. For example, a screw connected to the adjusting screws 31, 32, 33 and a gear interlocked therewith may be used. The cutting block 40 has a slit 41 into which a cutting tool (not shown) is inserted and guided. The fixing block 20 has one surface 22 having a plurality of protrusions 21 embedded in the bone 50. The fixing block 20 has the other surface 23 opposite the one surface 22 to receive an external force applied by a means such as a hammer (not shown) so that the plurality of protrusions 21 can be embedded in the bone 50. Equipped. In addition, the fixing block 20 has a side surface 25 formed with a plurality of holes 24 so that the adjustment block 30 can be coupled to various positions while being fixed to the bone 50. The adjusting block 30 has a rod 31 inserted into the plurality of holes 24. The adjusting block 30 has a slide guide 34 on which the cutting block 40 is slidably coupled to the opposite side of the rod 31. Fixing of the cutting block 40 to the slide guide 34 may be possible by interference fit, or may use a separate screw (not shown), the slide guide 34 and the cutting block 40 is coupled Grooves and protrusions (not shown) may be formed and fixed to the portions. Preferably, the adjusting block 30 has a position fixing groove 36, which is interlocked with the projections (not shown) formed in the plurality of holes 24 to provide the adjusting block 30 to the fixing block 20. Securely position it. The cutting block 40 is slidingly fitted to the slide guide 34. The cutting block 40 has a hole 42 through which a screw is penetrated so that it can be fixed to the bone 50 after the position of the slit 41 with respect to the bone 50 by the adjustment block 30. On the other hand, the insertion guide 35 into which the positioning tool 60 mentioned later is inserted in the slide guide 34 of the adjustment block 30 is formed. Preferably, the insertion hole 35 is formed to have a surface parallel to the surface formed by the slit 41. As a result, the slit 42, the cut surface 110 (see FIG. 4), and the insertion hole 35 have a parallel surface, and thus, the relationship between the slit 42 and the insertion hole 35 may be represented only by the distance between them. .

위치 결정 도구(60)는 조정 블록(30)에 결합된다. 위치 결정 도구(60)는 수술용 항법 장치가 인식할 수 있도록 적외선 반사구(61,62,63)(즉, 마커)와 조정 블록(30)에 결합되는 블레이드(64)를 구비한다. 위치 결정 도구(60)가 절단 블록(40)의 슬릿(41)이 아니라 조정 블록(30)의 삽입구(35)에 결합됨으로써, 절단 블록(40)의 종류에 관계없이 절단면을 모니터를 통해 표시할 수 있게 된다. 또한 절단 블록(40)을 슬라이드 가이드(34)에 장착하지 않은 상태에서 절단될 뼈의 부분을 의사가 육안으로 보면서 조절 나사(31,32,33)를 이용해 조정 블록(30)의 위치를 조절할 수 있게 된다.
The positioning tool 60 is coupled to the adjustment block 30. The positioning tool 60 has infrared reflectors 61, 62, 63 (ie markers) and a blade 64 coupled to the adjustment block 30 so that the surgical navigation apparatus can recognize it. The positioning tool 60 is coupled to the insertion opening 35 of the adjustment block 30 instead of the slit 41 of the cutting block 40, so that the cutting surface can be displayed on the monitor regardless of the type of the cutting block 40. It becomes possible. In addition, the doctor can visually see the part of the bone to be cut without the cutting block 40 mounted on the slide guide 34, and the position of the adjusting block 30 can be adjusted using the adjusting screws 31, 32, and 33. Will be.

그리고, 플로우차트에는 도시하지 않았지만, 수술중 표시부(82)로 시선을 돌리게 되면 시술 집중력 저하 등이 우려된다. 그에 따라, 절단 보조도구를 조작함에 따라 절단면의 각도 변경이 있을 때마다 현재 각도(즉, 새롭게 조정된 절단면의 위치를 포함) 등의 정보를 음성 출력부(84)를 통해 음성으로 알려주면 좋다. 음성 출력부(84)는 절단 보조도구 위치 계산부(80)의 계산 결과를 제공받아 음성으로 출력한다.
Although not shown in the flowchart, when the eye is turned to the display unit 82 during the operation, the concentration of the procedure may be reduced. Therefore, whenever there is an angle change of the cutting plane as the cutting aid is operated, information such as the current angle (that is, the position of the newly adjusted cutting plane) and the like may be spoken through the voice output unit 84. The voice output unit 84 receives the calculation result of the cutting aid position calculation unit 80 and outputs the voice.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플라피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, which are also implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). It also includes. The computer readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. You must see.

5 : 축 완성부 70 : 고관절 회전중심 좌표 추출부
72 : 대퇴골 및 경골의 좌표 획득부 74 : 축 재현부
76 : 무릎관절 각도 계산부 78 : 절단면 예측부
80 : 절단 보조도구 위치 계산부 82 : 표시부
84 ; 음성 출력부5: axis completion unit 70: hip joint rotation center extracting unit
72: coordinate acquisition unit of the femur and tibia 74: axis reproduction unit
76: knee joint angle calculation unit 78: cutting plane prediction unit
80: cutting aid position calculation unit 82: display unit
84; Audio output

Claims (16)

환자의 고관절 회전중심, 및 상기 환자의 대퇴골과 경골의 해부학적 특징에 기인한 가상의 해부학적 축을 완성하는 축 완성부;
상기 가상의 해부학적 축으로 3차원의 기구학적 모델을 구성시켜 무릎관절의 움직임에 따른 각도를 계산하는 무릎관절 각도 계산부;
상기 기구학적 모델 및 상기 무릎관절 각도 계산부에서의 계산치에 근거하여 환자의 무릎관절의 절단면을 예측하는 절단면 예측부;
상기 절단면의 위치추적이 가능한 절단 보조도구의 움직임에 따라 조정되는 상기 절단면의 위치를 계산하는 절단 보조도구 위치 계산부; 및
상기 절단면 예측부 및 상기 절단 보조도구 위치 계산부의 결과를 표시하는 표시부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무릎관절 절단면 표시 장치.An axis completion unit for completing a virtual anatomical axis due to the center of rotation of the hip joint of the patient and the anatomy of the femur and tibia of the patient;
A knee joint angle calculation unit for constructing a three-dimensional kinematic model with the virtual anatomical axis to calculate an angle according to the movement of the knee joint;
A cutting plane predicting unit for predicting a cutting plane of the knee joint of the patient based on the calculated value in the kinematic model and the knee joint angle calculating unit;
Cutting aid position calculation unit for calculating the position of the cutting surface is adjusted according to the movement of the cutting aid capable of tracking the position of the cutting surface; And
And a display unit for displaying a result of the cutting plane predicting unit and the cutting aid position calculation unit. 청구항 1에 있어서,
상기 축 완성부는,
상기 환자의 고관절의 회전중심 좌표를 추출하는 고관절 회전중심 좌표 추출부,
탐침을 이용하여 상기 대퇴골 및 경골의 해부학적 특징에 대한 좌표를 획득하는 대퇴골 및 경골의 좌표 획득부, 및
상기 고관절의 회전중심 좌표, 및 상기 대퇴골과 경골의 해부학적 특징에 대한 좌표를 이용하여 상기 가상의 해부학적 축을 재현하는 축 재현부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무릎관절 절단면 표시 장치.The method according to claim 1,
The shaft completion portion,
Hip rotation center coordinate extraction unit for extracting the rotation center coordinates of the hip joint of the patient,
Coordinate acquisition unit of the femur and tibia to obtain the coordinates for the anatomical features of the femur and tibia using a probe, and
And an axis reproducing unit configured to reproduce the virtual anatomical axis by using the rotational center coordinates of the hip joint and coordinates of the anatomical features of the femur and tibia. 청구항 2에 있어서,
상기 고관절 회전중심 좌표 추출부는 최소자승법으로 상기 고관절의 회전중심 좌표를 추출하되, 고관절 중심의 좌표, 대퇴골에 고정시킨 마커의 좌표, 및 고관절 중심으로부터 대퇴골에 고정시킨 마커와의 거리를 변수로 사용하는 것을 특징으로 하는 무릎관절 절단면 표시 장치.The method according to claim 2,
The hip joint rotation extraction unit extracts the hip joint rotation center coordinates by the least-square method, using the coordinates of the hip joint center, the coordinates of the marker fixed to the femur, and the distance from the hip joint center to the femur. Knee joint cut surface display device characterized in that. 청구항 2에 있어서,
상기 탐침은 대퇴골 외측상과, 대퇴골 내측상과, 경골외측과, 경골내측과, 외측복사, 및 내측복사에 연결되는 것을 특징으로 하는 무릎관절 절단면 표시 장치.The method according to claim 2,
And said probe is connected to the outside of the femur, the inside of the femur, the outside of the tibia, the inside of the tibia, the outside, and the inside. 청구항 1에 있어서,
상기 절단면 예측부는 상기 환자의 무릎관절의 모양을 근거로 상기 기구학적 모델을 통해 결정된 상기 환자의 무릎관절의 중심과 관절 표면의 정보, 및 인공관절의 모양을 이용하여 상기 환자의 무릎관절의 절단면을 예측하는 것을 특징으로 하는 무릎관절 절단면 표시 장치.The method according to claim 1,
The cutting plane predicting unit may determine the cutting plane of the knee joint of the patient by using the shape of the center and the joint surface of the patient's knee joint and the shape of the artificial joint, which are determined through the kinematic model based on the shape of the knee joint of the patient. Knee joint display display device characterized in that the prediction. 청구항 1에 있어서,
상기 표시부는 상기 절단면 예측부의 예측 결과에 따른 절단 유도선 및 상기 절단 보조도구 위치 계산부의 계산 결과에 따른 실시간 절단면 예측 표시선을 화면표시하는 것을 특징으로 하는 무릎관절 절단면 표시 장치.The method according to claim 1,
And the display unit displays a cut guide line according to a prediction result of the cut plane predictor and a real-time cut plane prediction display line according to a calculation result of the cutting aid position calculation unit. 청구항 6에 있어서,
상기 절단 유도선 및 상기 실시간 절단면 예측 표시선은 색깔, 두께, 형상중 어느 하나에 의해 서로 상이하게 표시되는 것을 특징으로 하는 무릎관절 절단면 표시 장치.The method of claim 6,
And the cutting guide line and the real-time cutting plane prediction display line are displayed differently from each other by any one of color, thickness, and shape. 청구항 1 내지 청구항 7중의 어느 한 항에 있어서,
상기 절단 보조도구 위치 계산부의 계산 결과를 제공받아 음성으로 출력하는 음성 출력부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 무릎관절 절단면 표시 장치.The method according to any one of claims 1 to 7,
And a voice output unit for receiving the calculation result of the cutting aid position calculation unit and outputting the voice. 환자의 고관절 회전중심, 및 상기 환자의 대퇴골과 경골의 해부학적 특징에 기인한 가상의 해부학적 축을 완성하는 단계;
상기 가상의 해부학적 축으로 3차원의 기구학적 모델을 구성시켜 무릎관절의 움직임에 따른 각도를 계산하는 단계;
상기 기구학적 모델 및 상기 무릎관절 각도 계산치에 근거하여 환자의 무릎관절의 절단면을 예측하는 단계;
상기 절단면의 위치추적이 가능한 절단 보조도구의 움직임에 따라 조정되는 상기 절단면의 위치를 계산하는 단계; 및
상기 예측된 무릎관절의 절단면 및 상기 계산된 절단 보조도구의 움직임에 따른 상기 절단면의 위치를 표시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무릎관절 절단면 표시 방법.Completing a virtual anatomical axis due to the center of rotation of the hip joint of the patient and the anatomical features of the femur and tibia of the patient;
Calculating an angle according to the movement of the knee joint by constructing a three-dimensional kinematic model with the virtual anatomical axis;
Predicting a cut plane of the knee joint of the patient based on the kinematic model and the calculated knee joint angle;
Calculating the position of the cut surface adjusted according to the movement of the cutting aid capable of tracking the position of the cut surface; And
And displaying the position of the cut surface according to the predicted cut surface of the knee joint and the calculated movement of the cutting aid. 청구항 9에 있어서,
상기 축 완성 단계는,
상기 고관절의 회전중심 좌표를 추출하는 단계,
탐침을 이용하여 상기 대퇴골 및 경골에 대한 해부학적 특징에 대한 좌표를 획득하는 단계, 및
상기 고관절의 회전중심 좌표, 및 상기 대퇴골과 경골의 해부학적 특징에 대한 좌표를 이용하여 상기 가상의 해부학적 축을 재현하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무릎관절 절단면 표시 방법.The method according to claim 9,
The axis completion step,
Extracting the center of rotation coordinates of the hip joint,
Obtaining coordinates for the anatomical features of the femur and tibia using a probe, and
And reproducing the virtual anatomical axis by using the rotational center coordinates of the hip joint and coordinates of the anatomical features of the femur and tibia. 청구항 10에 있어서,
상기 고관절 회전중심 좌표 추출 단계는 최소자승법으로 상기 고관절의 회전중심 좌표를 추출하되, 고관절 중심의 좌표, 대퇴골에 고정시킨 마커의 좌표, 및 고관절 중심으로부터 대퇴골에 고정시킨 마커와의 거리를 변수로 사용하는 것을 특징으로 하는 무릎관절 절단면 표시 방법.The method of claim 10,
In the step of extracting the center of rotation of the hip joint, the center of rotation of the hip joint is extracted by the least square method, using the coordinates of the center of the hip joint, the coordinates of the marker fixed to the femur, and the distance from the center of the hip joint to the marker fixed to the femur. Knee joint cutting surface display method characterized in that. 청구항 10에 있어서,
상기 탐침은 대퇴골 외측상과, 대퇴골 내측상과, 경골외측과, 경골내측과, 외측복사, 및 내측복사에 연결되는 것을 특징으로 하는 무릎관절 절단면 표시 방법.The method of claim 10,
And said probe is connected to the outside of the femur, the inside of the femur, the outside of the tibia, the inside of the tibia, the outside, and the inside. 청구항 9에 있어서,
상기 절단면 예측 단계는 상기 환자의 무릎관절의 모양을 근거로 상기 기구학적 모델을 통해 결정된 상기 환자의 무릎관절의 중심과 관절 표면의 정보, 및 인공관절의 모양을 이용하여 상기 환자의 무릎관절의 절단면을 예측하는 것을 특징으로 하는 무릎관절 절단면 표시 방법.The method according to claim 9,
The cutting plane predicting step is a cutting plane of the knee joint of the patient using the shape of the center and the joint surface of the patient's knee joint and the shape of the artificial joint determined through the kinematic model based on the shape of the knee joint of the patient Knee joint display display method, characterized in that for predicting. 청구항 9에 있어서,
상기 표시 단계는, 상기 예측된 무릎관절의 절단면에 대해서는 상기 예측된 무릎관절의 절단면에 따른 절단 유도를 표시하는 절단 유도선으로 표시하고, 상기 계산된 절단 보조도구의 움직임에 따른 상기 절단면의 위치에 대해서는 상기 계산된 절단 보조도구의 움직임에 따른 상기 절단면의 위치를 표시하는 실시간 절단면 예측 표시선으로 표시하는 것을 특징으로 하는 무릎관절 절단면 표시 방법.The method according to claim 9,
In the displaying step, the cut plane of the predicted knee joint is indicated by a cut guide line indicating cut induction along the predicted cut plane of the knee joint, and at the position of the cut plane according to the movement of the calculated cutting aid. For the knee joint cut surface display method characterized in that it is displayed by a real-time cutting surface prediction display line indicating the position of the cutting surface according to the movement of the cutting aid. 청구항 14에 있어서,
상기 절단 유도선 및 상기 실시간 절단면 예측 표시선은 색깔, 두께, 형상중 어느 하나에 의해 서로 상이하게 표시되는 것을 특징으로 하는 무릎관절 절단면 표시 방법.The method according to claim 14,
The cut guide line and the real-time cut plane prediction display line are displayed differently from each other by any one of color, thickness, and shape. 청구항 9 내지 청구항 15중의 어느 한 항에 있어서,
상기 절단 보조도구의 움직임에 따라 계산된 상기 절단면의 위치 정보를 음성으로 출력하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 무릎관절 절단면 표시 방법.

The method according to any one of claims 9 to 15,
And outputting voice information of the position of the cut surface calculated according to the movement of the cutting aid.

KR1020110067917A 2011-07-08 2011-07-08 Apparatus and method for displaying amputation plane of knee joint KR101190973B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110067917A KR101190973B1 (en) 2011-07-08 2011-07-08 Apparatus and method for displaying amputation plane of knee joint

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110067917A KR101190973B1 (en) 2011-07-08 2011-07-08 Apparatus and method for displaying amputation plane of knee joint

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101190973B1 true KR101190973B1 (en) 2012-10-15

Family

ID=47287984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110067917A KR101190973B1 (en) 2011-07-08 2011-07-08 Apparatus and method for displaying amputation plane of knee joint

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101190973B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015099275A1 (en) 2013-12-24 2015-07-02 주식회사 코렌텍 Patient-customized surgical instrument for tibia and surgical module using same
CN110623702A (en) * 2019-10-15 2019-12-31 北京爱康宜诚医疗器材有限公司 Osteotomy amount measuring device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005137904A (en) 2003-11-04 2005-06-02 Stryker Leibinger Gmbh & Co Kg System and method for alignment of two-dimensional image data to landmark digitized during operation
JP2008526427A (en) 2005-01-18 2008-07-24 スミス アンド ネフュー インコーポレーテッド Computer-aided ligament balancing in knee arthroplasty
JP2011092405A (en) 2009-10-29 2011-05-12 Lexi:Kk Program for preoperative plan of artificial knee joint replacement operation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005137904A (en) 2003-11-04 2005-06-02 Stryker Leibinger Gmbh & Co Kg System and method for alignment of two-dimensional image data to landmark digitized during operation
JP2008526427A (en) 2005-01-18 2008-07-24 スミス アンド ネフュー インコーポレーテッド Computer-aided ligament balancing in knee arthroplasty
JP2011092405A (en) 2009-10-29 2011-05-12 Lexi:Kk Program for preoperative plan of artificial knee joint replacement operation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015099275A1 (en) 2013-12-24 2015-07-02 주식회사 코렌텍 Patient-customized surgical instrument for tibia and surgical module using same
CN110623702A (en) * 2019-10-15 2019-12-31 北京爱康宜诚医疗器材有限公司 Osteotomy amount measuring device
CN110623702B (en) * 2019-10-15 2024-04-02 北京爱康宜诚医疗器材有限公司 Osteotomy measuring device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2017201866B2 (en) On-board tool tracking system and methods of computer assisted surgery
EP3273854B1 (en) Systems for computer-aided surgery using intra-operative video acquired by a free moving camera
US8361160B2 (en) Patella tracking
US8571637B2 (en) Patella tracking method and apparatus for use in surgical navigation
AU2022200119A1 (en) Method for confirming registration of tracked bones
CN112386302A (en) Ultra-wideband positioning for wireless ultrasound tracking and communication
KR101305806B1 (en) Surgery navigation apparatus and method for total knee arthroplasty
US20140107471A1 (en) On-board tool tracking system and methods of computer assisted surgery
US20210369353A1 (en) Dual-position tracking hardware mount for surgical navigation
CN104799950A (en) Personalized minimally-invasive knee joint positioning guide plate based on medical image
US20200000527A1 (en) Method and device for assisting a surgeon fit a prosthesis, in particular a hip prosthesis, following different surgical protocols
KR102304675B1 (en) Systems and methods for preparing a proximal tibia
EP4209193A1 (en) Tunnel position determination system and method for anterior/posterior cruciate ligament reconstruction
CN114901217A (en) Primary trial measurement device for use during total knee replacement revision surgery
KR101190973B1 (en) Apparatus and method for displaying amputation plane of knee joint
EP4122415A1 (en) Robotic revision knee arthroplasty virtual reconstruction system
US20230068971A1 (en) Fluoroscopic robotic prosthetic implant system and methods
CA3114820C (en) Devices and methods for posterior resection in robotically assisted partial knee arthroplasties
US20230052103A1 (en) Method of fitting a knee prosthesis with assistance of an augmented reality system
US20230225747A1 (en) Devices and methods for posterior resection in robotically assisted partial knee arthroplasties
WO2007067150A1 (en) Computer assisted navigation for total knee arthroplasty

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151109

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee